Потери на сетевых картах, задержки в обработке и как с ними бороться

Ключ
Эта строка удалена.
Это слово было удалено. Это слово было добавлено.
Эта строка добавлена.

Изменения (53)

просмотр истории страницы
{toc}

В производительность модуля фильтрация не упирается, как правило единственной проблемой при запуске бывает не совсем корректное работающее по умолчанию оборудование (процессор, сетевые карты). Мы много сталкивались с этим, поэтому готовы помочь с настройкой этого оборудования для обеспечения отличной производительности.

...
На постоянное использование можно добавлять команды в хук start.sh в функцию client_post_start_hook().

h1. net_rx_top
h1. Network Top

В комплекте с редуктором поставляется утилита

{code}
/usr/local/Reductor/bin/net_rx_top.sh
chroot /app/reductor network-top
{code}

Запускается без аргументов, показывает прирост прерываний на одно ядро процессора в секунду. Рекомендуемое число: меньше 20000 на ядро.
Запускается без аргументов, показывает полную картину нагрузки на сетевые карты и ядра процессора в реальном времени. Аномально высокие значения подсвечиваются желтым (больше нормы) или красным (критично) цветом.

{toc}


Разберём их по порядку:

h1. Размер буфера сетевой карты

...
{code}

Здесь мы видим выкрученный на максимум rx-буфер. Обычно подобрать значение довольно сложновато, ибо тут такая ситуация - либо задержки, либо потери, но нас задержки не волнуют, так как редуктор стоит сбоку от основного потока трафика, так что выкручиваем буфер на максимум. Пример команды для увеличения буфера.
Здесь мы видим увеличенный до максимума rx-буфер.

{code}
ethtool -G eth1 rx 4096
{code}
В Carbon Reductor DPI X при добавлении сетевой карты для фильтрации через мастер для неё автоматически настраивается оптимальный размер RX-буфера.

CentOS позволяет указывать параметры ethtool в качестве опции в настройках интерфейса (/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1), например строчкой
{code}
ETHTOOL_OPTS='-G eth1 rx 4096'
{code}
Также он настраивается автоматически при использовании опции FWBOOST.

К сожалению он не позволяет указывать несколько команд одновременно, но можно добавить их в хук.

h1. Распределение прерываний

Многие сетевые карты имеют несколько очередей для входящих пакетов. Каждая очередь висит на ядре/списке ядер. На многих железках из коробки, несмотря на то, что в smp_affinity_list указан список 0-$cpucount все прерывания находятся на первом ядре процессора. Обойти это можно раскидав с помощью echo все прерывания на разные ядра.
{include:reductor5:Распределение прерываний}

По возможности используйте разные реальные ядра, допустим, дано:

- 1 процессор с гипертредингом
- 4 реальных ядра
- 8 виртуальных ядер
- 4 очереди сетевой карты, которые составляют 95% работы сервера

Раскинуть их на 0, 1, 2 и 3 ядра будет не так эффективно, как на 0, 2, 4 и 6.

Пример кода (костыльный и неуниверсальный), который раскидывает 8 очередей на 8 ядер (довольно простой случай).
Строка "-TxRx" - по ней можно идентифицировать очереди сетевой карты принимающей зеркало трафика, может отличаться в зависимости от модели сетевой карты и драйвера, посмотреть как она выглядит можно в файле cat /proc/interrupts

{code}
#!/bin/bash

tune_nic() {
echo "- Настраиваем прерывания $1"
local nic="$1$2"
local cpucount=$(grep -c 'model name' /proc/cpuinfo)
grep $nic /proc/interrupts | while read irq $(eval echo cpu{1..$cpucount}) _ queue _; do
irq=${irq//:}
proc_entry=/proc/irq/$irq/smp_affinity_list
evaled="${queue##*rx-}"
echo $evaled > $proc_entry
done
}

client_post_start_hook() {
tune_nic "eth1" "-rx"
tune_nic "eth2" "-TxRx"
}
{code}

h1. Мощность ядер процессора

{code}
[root@centos ~]# grep '' /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_{min,cur,max}_freq
/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_min_freq:1600000
/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_cur_freq:1600000
/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_max_freq:3201000
{code}
В Carbon Reductor DPI X процессор автоматически настраивается на максимально доступную базовую частоту.

Суть видна - довольно мощный процессор работает в полсилы и даже не собирается напрягаться.

Заставить их напрячься можно так:

{code}
#!/bin/bash
h1. Настройки rx-usecs

cpucount=$(grep -c 'model name' /proc/cpuinfo)
sysdir=/sys/devices/system/cpu
for cpu in $(eval echo cpu{0..$((cpucount-1))}); do
cat $sysdir/$cpu/cpufreq/scaling_max_freq > $sysdir/$cpu/cpufreq/scaling_min_freq
done
{code}
В Carbon Reductor DPI X автоматически подбирается оптимальное значение этого параметра для сетевой карты при использовании опций FWBOOST.

h1. Различные значения rx-usecs

Не буду плодить энтропию, так что вот ссылка на хорошую статью (правда заточенную под маршрутизаторы больше): [http://habrahabr.ru/post/108240/]











В кратце - можно за счёт повышения нагрузки на процессор слегка снять нагрузку с сетёвки уменьшая rx-usecs. На большинстве машин использумых в нашем случае оптимальным оказалось значение 1.

{code}
ethtool -C eth1 rx-usecs 1
{code}

h1. Замена сетевых карт

Иногда бывает дело просто в железе. Если уверены, что сетевая карта хорошей модели и есть ещё одна такая же - попробуйте использовать её. Возможно она просто бракованная, хоть вероятность и мала.
Иногда бывает дело в используемом оборудовании. Если Вы уверены, что сетевая карта хорошей модели и есть ещё одна такая же - попробуйте использовать её. Возможно она просто бракованная.

Иногда дело бывает в драйвере (в случае dlink / realtek сетевых карт). Они, конечно, здорово поддерживаются практически любым дистрибутивом, но для высоких нагрузок не очень подходят.
Иногда дело бывает в драйвере (в случае dlink / realtek сетевых карт). Они не подходят для высоких нагрузок.

h1. Отключение гипертрединга
...
Делать это стоит, если все предыдущие пункты не помогают.

h1. NOTRACK (экспериментально)

Если вы уверенны в отсутствии петель в зеркале (в Carbon Reductor не попадает его собственный трафик, можно проверить это с помощью tcpdump), то можно поэкспериментировать с этой опцией. Если в течение пары-тройки часов после включения проблем с выгрузкой и работой сети на Carbon Reductor не возникло, то её можно использовать. Она применяет ко всем пакетам идущим на интерфейсы во всех бриджах правило с \-j NOTRACK, что приводит к значительному снижению нагрузки на процессор.
h1. Включение RPS

В Carbon Reductor DPI X эта технология автоматически настраивается для сетевых карт с одной очередью.

Можно с tcpdump на интерфейсах в бридже послушать:
{code}
tcpdump -nneei <сетёвка в зеркале> -с 100 host <ip с которого редуктор в инет ходит и редиректы шлёт>
{code}
При использовании опции FWBOOST эта технология автоматически настраивается в сочетании с RSS.

в другом окне ssh при этом

{code}
curl ya.ru
nslookup google.com
{code}
если ни в одном из интерфейсов куда зеркало валится таких пакетов нет, то можно включать NOTRACK.


Крупным провайдерам с большим объёмом трафика эта опция практически обязательна, почему - показывает пример:

ДО включения:
{code}
88.4%si
82.3%si
88.2%si
75.9%si
100.0%si
82.9%si
88.5%si
84.7%si
90.3%si
94.6%si
82.0%si
67.9%si
77.5%si
100.0%si
82.9%si
100.0%si
82.0%si
100.0%si
85.0%si
93.8%si
90.3%si
91.2%si
89.3%si
100.0%si
87.3%si
97.3%si
91.1%si
94.6%si
100.0%si
87.6%si
81.7%si
85.7%si
{code}

ПОСЛЕ включения:
{code}
1.2%si
2.4%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
1.3%si
1.2%si
0.0%si
1.2%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
1.4%si
0.0%si
1.3%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
0.0%si
1.4%si
1.5%si
0.0%si
{code}

h1. Включение RPS (актуально для realtek/dlink/бюджетных intel)

Примечание - включать надо для всех vlan на сетевой карте отдельно. Включение только для самого девайса ethX не снизит нагрузку, создаваемую обработкой пакетов с vlan-интерфейсов.


Мы в скором времени постараемся сделать автоматическую настройку при необходимости.

Пока можно включить руками или добавив в хук команду в духе:

{code}
cpucount="$(grep -c 'model name' /proc/cpuinfo)"
printf "%x\n" $((2**cpucount-1)) > /sys/class/net/eth1/queues/rx-0/rps_cpus
{code}

h1. Актуализация настроек зеркала трафика

Разнесение всех интерфейсов зеркала трафика по отдельным бриджам даёт небольшое снижение нагрузки за счёт устранения небольшой петли.
Разнесение всех интерфейсов зеркала трафика по отдельным бриджам даёт снижение нагрузки.

h1. Использование нескольких сетевых карт для приёма зеркала

Вы можете раскидать распределить зеркало между несколькими сетевыми картами, указав в настройках создаваемых сессий зеркалирования равные диапазоны абонентских физических портов.

h1. Отключение логирования

menu > настройки алгоритма фильтрации > логировать срабатывания

отключите эту опцию, это _немного_ ускорит процесс обработки пакета и отправки редиректа. Однако несмотря на "немного", при очень частых срабатываниях - способно даже немного снизить нагрузку на процессор.

h1. MTU

MTU на порту железки, отправляющей коммутатора, отправляющего зеркало не должно быть больше, чем MTU интерфейса на Carbon Reductor (в том числе и всех VLAN), принимающего зеркалированный трафик.

Рекомендуем посмотреть статистику на свитче коммутаторе по распределению размеров пакетов, для D-Link например команда

{code}
...

{code}
1519-1522 1519-2047 2321195608 1572
{code}

h2. Как определить потери пакетов из-за низкого MTU?

Посмотрите на RX: length значение.

{code}
# ip -s -s link show eth1
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1528 qdisc mq state UP qlen 1000
link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
5956390755888 19345313821 3533855 0 0 817154
RX errors: length crc frame fifo missed
3533855 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
23100 330 0 0 0 0
TX errors: aborted fifo window heartbeat
0 0 0 0
{code}

Как избавиться от этих потерь?


Разово:

{code}
ip link set eth1 mtu 1540
{code}

На постоянной основе:

Дописать в конфиг сетевой карты (например /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1):

{code}
MTU=1540
{code}